”Tämä on pilleripurkki”, sanoo J. P. Errico ja näyttää minulle jotain, joka ei selvästikään ole pilleripurkki.

Errico, joka on ElectroCore Medicalin perustajajäsen ja toimitusjohtaja, pitää hallussaan Gammacorea, joka on noninvasiivinen vagushermostimulaattori. Jos Electrocoren R&d-työ pitää, tämä laite on kääntämässä vuosikymmenten todistusaineiston yksittäisen hermon tärkeydestä uudenlaiseksi lääkkeeksi: sähköhoidoksi, joka on yhtä hyväntahtoinen kuin aamu-uinti ja yhtä suoraviivainen kuin pillerin napsiminen kahvin kanssa.

Katso anatomian taulukkoa ja vagushermon merkitys hyppää esiin. Vagus tarkoittaa latinaksi ”vaeltelua”, ja nimensä mukaisesti rintakehän ja vatsan ympärillä olevat hermot, jotka yhdistävät suurimman osan keskeisistä elimistä—sydämen ja keuhkot mukaan lukien—aivorunkoon. Se on kuin ihmisen fysiologiaan rakennettu takaovi, joka mahdollistaa kehon järjestelmien hakkeroinnin.

vagushermostimulaatio eli VNS sai alkunsa 1990-luvulla, kun houstonilainen Cyberonics kehitti implantoidun stimulaattorin erityisen vaikeiden epilepsiatapausten hoitoon. Hakemus oli vasta alkua. Tutkijat havaitsivat pian, että stimulaatiolla voitiin hoitaa monenlaisia vaivoja, kuten kivuliaita neurologisia sairauksia, kuten migreenipäänsärkyä ja fibromyalgiaa, tulehdusongelmia, kuten Crohnin tautia ja astmaa, sekä psykiatrisia vaivoja, kuten masennusta ja pakko – oireista häiriötä.

tieteellisestä innostuksesta huolimatta VNS: n kliininen historia on ollut vaihtelevaa. Hoitoresistenttiä masennusta sairastavilla potilailla tehdyt kokeet tuottivat hyviä tuloksia-mutta eivät aivan tarpeeksi hyviä vakuuttamaan Yhdysvaltain hallituksen ylläpitämiä vakuutusohjelmia maksamaan sen käytöstä. Viime elokuussa Boston Scientificin tuottama stimulaattori menestyi huonosti suuressa tutkimuksessa, jossa oli mukana sydämen vajaatoimintaa sairastavia potilaita. Kyberoniikka ja sen kilpailijat selvittävät yhä, mitä signaaleja vagushermoa pitkin kannattaa lähettää, jotta se pääsee käsiksi aivojen järjestelmiin ja korjaa vaivojamme.

edistyminen on ollut sietämättömän hidasta. Hoidot vaativat tyypillisesti taskukellon kokoisen pulssigeneraattorin asentamista potilaan rintaan, joka on kytketty kaulan vagushermoa kiertävään elektrodipariin. Näihin tutkimuksiin osallistuu potilaita, joille kaikki muut vaihtoehdot ovat joko epäonnistuneet tai ne on suljettu pois ja jotka ovat valmiita käymään läpi invasiivisen ”viimesijaisen hoidon.”

mutta mitä jos VNS voisi olla ensimmäinen asia, jonka lääkäri määrää? Mitä jos, kuten ElectroCore lupaa, se todella olisi yhtä helppoa kuin pillerin ottaminen? Siihen New Jerseyssä toimiva startup tähtää. ElectroCore on kehittänyt ensimmäisen vagus-hermostimulaattorin, jota ei ole istutettu: se on kannettava laite, jota vain painetaan niskaa vasten. Jos se on kaikki mitä tarvitaan murtautua aivoihin ja hoitaa joitakin huolestuttavia sairauksia ympärillä, lääketiede voi näyttää hyvin erilainen kymmenen vuotta nyt.

ajatus siitä, että tällä yhdellä hermolla voi olla niin syvällinen vaikutus niin moniin eri elimiin ja vaivoihin, saattaa tuntua kaukaa haetulta. Ymmärtääksesi tämän hoidon taustalla olevan logiikan, harkitse vagushermon anatomiaa ja sitä, missä se on yhteydessä aivoihin.

hermo päättyy aivorungossa rakenteeseen, jota kutsutaan Tuma tractus solitarius-ytimeksi. ”NTS on yhtymäkohta aivoissa”, selittää Milton Morris, joka viime aikoihin asti oli Cyberonicsin R&D: n senior vice president. Sieltä vagushermon signaalit matkaavat muihin tärkeisiin aivorakenteisiin, joilla on hämmentäviä latinankielisiä nimiä, kuten locus coeruleus ja dorsal raphe ytimet. Useimmat näistä rakenteista tuottavat neurolähettimiä—kemikaaleja, joita aivosolut käyttävät viestintään-joilla on estävä vaikutus ja jotka vähentävät hermosolun kiihtyvyyttä.

tämä anatominen näkökulma selventää, miten VNS tuottaa terapeuttista hyötyään. Esimerkiksi epileptinen kohtaus on seurausta aivojen läpi pyyhkäisevistä heräteaalloista. Aivojen luonnollisten vaimentimien aktivoimisen pitäisi—ja ilmeisesti aiheuttaakin-aiheuttaa näiden aaltojen katkeamista. Moniin vagushermotutkijoiden nyt tutkimiin vaivoihin liittyy todennäköisesti samanlaista yliyliherkkyyttä eli yliyliherkkyyttä. ”Epilepsia saattaa olla vain yksi ääripää”, Errico sanoo.

jotkin yhteydet tämän spektrin varrella ovat olleet tiedossa jo pitkään: noin 2 400 vuotta sitten Hippokrates havaitsi yhteyden epilepsian ja masennuksen välillä, kahden nyt VNS: llä hoidetun sairauden välillä. Tutkijat ovat viime aikoina törmänneet muihin yhteyksiin: Errico ja Columbian yliopiston tutkijat havaitsivat, että astmaatikoilla, joita he onnistuivat hoitamaan stimulaatiolla, oli vähemmän päänsärkyä.

ElectroCore löysi lisävihjeitä sairauksien välisistä suhteista syventymällä Yhdistyneen kuningaskunnan kansallisen terveyspalvelun keräämiin potilasvalituksiin. Tietojen lajittelu auttoi yhtiötä tunnistamaan ensimmäiset kliiniset kohteensa-migreenin ja sarjoittaisen päänsäryn—mutta ehdotti myös tulevia tutkimussuuntia. Aineisto osoitti, että päänsärkypotilaiden hoito on yllättävän kallista, sillä he käyvät lääkäreillä jopa kolme kertaa useammin kuin keskimäärin ja ottavat jopa nelinkertaisen määrän lääkkeitä. Mutta kaikki tämä ylimääräinen terveydenhuolto ei välttämättä käsitellä päänsärkyä; näillä potilailla on yleensä muita kroonisia sairauksia, kuten fibromyalgia, ahdistuneisuus, ja astma, joka voi olla hoidettavissa VNS. Tiedot viittaavat siihen, että näillä sairauksilla voi olla yhteinen juuri, ainakin joillakin potilailla.

nykyään näitä ongelmia palvelevat miljardien dollarien lääkemarkkinat. Mutta ne lääkkeet eivät aina toimi, ja niillä voi olla huolestuttavia sivuvaikutuksia. Sen sijaan, että yrittäisimme liiskata nämä nousukkaat, – jotkut isot lääkefirmat tulevat mukaan peliin.

Brittiläinen lääkejätti GlaxoSmithKline on saanut eniten julkisuutta tuellaan, ja se on jopa keksinyt termin ”electroceuticals” kuvaamaan uusia hoitomuotoja. ”Tavoitteemme on pohjimmiltaan puhua hermojen sähköistä kieltä korkeamman hoitovaikutuksen saavuttamiseksi”, GSK: n bioelektroniikan tutkimuksen johtaja Kristoffer Famm sanoi tuoreessa haastattelussa. Vuonna 2013 GSK perusti 50 miljoonan dollarin riskipääomahaaran, Action Potential Venture Capitalin, rahoittaakseen electroceutical startup-yrityksiä. Ensimmäinen valinta oli vagus – hermoimplanttifirma SetPoint Medical.

Setpointin perustajana toimi neurokirurgi ja immunologi Kevin Tracey. Tracey alkoi todistaa ”tulehdusrefleksin”olemassaoloa, jonka kautta aivot voivat tukahduttaa tulehduksen lähettämällä signaaleja vagushermon kautta pernaan. SetPoint Medical on omistautunut manipuloimaan, että refleksi hoitoon nivelreuma ja Crohnin tauti, muiden tulehdusoireita. Vaikka sen hoito vaatii istutetun stimulaattorin, pieni laite sopii täysin potilaan kaulaan, mikä vähentää huomattavasti leikkauksen määrää. Yhtiö on aina pyrkinyt tekemään laitteesta mahdollisimman paljon lääkehoidon kaltaisen, Setpointin tekninen johtaja Mike Faltys kertoo. ”Saimme farmaseuttisen rahoituksen vasta hiljattain”, hän sanoo, ” mutta meillä oli lääkeidea alusta asti.”

Mieti hetki pillereitä: otat ne joko aikataulussa tai vastauksena oireeseen. Ne ovat kannettavia, ja niiden määrää voi rajoittaa reseptillä.

Electrocoren laite jakaa kaikki nämä ominaisuudet, Errico sanoo. Tyypillinen kuuri on kaksi tai kolme 2 minuutin annosta kahdesti päivässä, mutta jos aistit migreenin alkavan, voit käyttää stimulaattoria pysäyttämään täyden kohtauksen. Electrocoren laite on pienempi kuin iPhone 6, joten sitä on helppo raahata ympäriinsä. (Yhtiön insinöörit rakensivat äskettäin stimulaattorin Samsungin älypuhelimen tapaukseen vain osoittaakseen, että se voitaisiin tehdä.) Ja lääkäri voi ohjelmoida sen antamaan tietyn määrän annoksia.

maailman ensimmäisen ei-invasiivisen hermostimulaattorin tekeminen oli melkoinen insinöörihaaste. Ajatellaanpa signalointiongelmaa: vagushermo koostuu monista eri tyyppisistä yksittäisistä hermosäikeistä, joista jotkin lähettävät signaaleja ylös aivoihin ja jotkut alas elimiin. Jotkut tekevät hyödyllisiä asioita, kuten rauhoittumista yli kiihtymyksen aivoissa tai signalointi perna vähentää tulehdusta, mutta toiset tekevät asioita, jotka voivat olla vaarallisia, kuten hidastaa sykettä. Signaalin on kyettävä aktivoimaan ” hyvät ”kuidut samalla kun” huonot ” pysyvät ennallaan.

vaikeutta lisää se, että hermoon päästäkseen stimulaattorin on lähetettävä signaalinsa useiden senttien läpi lihaa aiheuttamatta liiallista lihassupistusta. Signaalin on myös läpäistävä ihokerros, joka on sekä sähköisesti resistiivinen että täynnä kipureseptoreita.

Electrocoren tutkijat tiesivät, että signaalin ohjaaminen hyvien kuitujen kautta huonojen sijaan on vain kiinni signaalin voimakkuuden makeasta kohdasta. Heidän todellinen innovaationsa oli lähettää tuota signaalia kivuttomasti ihon läpi, selittää tutkimuksen varapresidentti Bruce J. Simon. Hänen mukaansa olennaista on ymmärtää, että iho toimii samalla tavalla kuin suodatinpiirissä oleva kondensaattori: se estää tasavirran ja matalat taajuudet, mutta riittävän korkea taajuussignaali kulkee sen läpi. Aivojen reaktiot VNS: ään riippuvat taajuudesta. Electrocoren aivohakkerointikoodi tarvitsee 25 millisekunnin pulssia sekunnissa-mutta tämä matala taajuus laukaisisi kipureseptorit ihon läpi kulkiessaan. Stimulaattori muodostaa 25 pulssia 5 000 hertsin purkauksesta. Korkeataajuiset signaalit liukuvat kivuttomasti ihon ohi menettäen matkan varrella vain noin puolet voimastaan. Hermokuidut tekevät itse loput työstä ja muokkaavat niihin saapuvaa signaalia niin, että vain 25 pulssin juna jää etenemään aivoihin.

kädessä pidettävä stimulaattori voi tuottaa pulsseja jännitteellä; koska ihmisten niskat ja hermot vaihtelevat anatomisesti, jännite on säädettävissä jokaiselle potilaalle—vaikka se jää aina alle tason, joka laukaisisi huonot hermot. Electrocoren tutkijat havaitsivat, että optimaalinen jännite on suunnilleen yhtä suuri kuin se taso, joka saa ihmisen alahuulen nykimään.

”numeroni on 28”, sanoo yhtiön operatiivinen johtaja Frank Amato esitellessään laitetta. Tuntuu, että kaikki Electrocoressa tietävät hänen numeronsa. Kokeilin sitä myös, tosin käsivarrellani ja tavoitteenani saada käteni supistumaan. Numeroni oli 12.

ElectroCore ei ole yksin etsimässä noninvasiivista tapaa päästä vagushermoon. Saksalainen Cerbomed on kehittänyt stimulaattorin, joka roikkuu korvan osassa, jossa kiertäjähermon pieni haara sijaitsee lähellä ihoa. Kilpailijat ovat skeptisiä sen suhteen, että tämän pienen haaran stimulointi aiheuttaisi riittävästi muutoksia aivoissa, mutta cerbomed siteeraa tutkimuksia, jotka osoittavat, että sen stimulaattori tuottaa samanlaisen hermoaktivaatiomallin kuin tyypillisemmät VNS-muodot. Yhtiö tekee nyt kliinistä tutkimusta epilepsian hoidosta ja on kokeillut hoitoja myös migreeniin, skitsofreniaan ja tinnitukseen.

voisi luulla, että Electrocoren noninvasive vagushermostimulaattori saisi tavanomaisempien järjestelmien tekijät huolestumaan. Noille yhtiöille kyse on sääntöjen noudattamisesta ja valvonnasta.

Compliance tarkoittaa potilaan kykyä tai halukkuutta toteuttaa hoito. Kuten entinen Cyberonicsin työntekijä Morris huomauttaa, osa yhtiön potilaista saattaa olla liian sairaita, jotta he voisivat luotettavasti käyttää itse annosteltavaa järjestelmää. Jotkut epilepsiapotilaat voivat esimerkiksi tuntea kohtauksensa tulevan ja aktivoida implanttinsa, mutta toiset eivät koe tällaista enteilyä. Implantoidut stimulaattorit voivat toimittaa hoitonsa automaattisesti. Lisäksi epilepsiapotilailta voi viedä kuukausia tai jopa muutamia vuosia saada vagushermostimulaation täysi hyöty, hän sanoo. ”Jos hän ei saa helpotusta, potilas saattaa lopettaa, ennen kuin se ehtii perille.”

invasiivisia vagushermostimulaattoreita valmistavat yritykset pitävät myös takuusta, että ne voivat ohjata tarkasti viritetyn signaalin toimittamista pelkästään vagushermoon. Kyberoniikka työstää myös sydämen vajaatoimintahoitoa, jossa lääkäri kiihdyttää sähkösignaalia varovasti useiden viikkojen ajan. Morrisin mielestä tätä etenemistä olisi liian vaikea hallita ilman implanttia.

Dallasissa toimiva yritys MicroTransponder kehittää implantoitua laitetta tinnituksen ja aivoinfarktin hoitoon. Yhtiön tieteellinen johtaja Navzer Engineer sanoo, että ulkoiset stimulaattorit eivät pystyneet vastaamaan hänen järjestelmänsä ajoitustarkkuutta ja signaalin eheyttä. ”Tiedämme, että se toimii ja tunnemme parametrit”, hän sanoo. ”En ole varma, tietäisimmekö näitä parametreja, jos käyttäisimme ei-invasiivista järjestelmää.”

Electrocoren Errico myöntää, että sääntöjen noudattaminen voi olla ongelma joillekin potilaille, mutta hän on vakuuttunut siitä, että hänen yhtiönsä laitteella on tarpeeksi tarkkaa kontrollia hoitamaan monenlaisia vaivoja.

noninvasive-lähestymistavan ehkä suurin etu on taloustiede. Implanttien on toimittava kehon sisällä vuosia vahingoittumatta tai aiheuttamatta itse ongelmia, eikä se ole halpaa: Yhdysvaltain valtion vakuutusohjelma Medicaid maksaa noin 20 000 dollaria Cyberonics-epilepsialaitteesta ja sen implantoinnista. Sillä hinnalla ei ole yllättävää, että implantit ovat usein viimeinen oljenkorsi. Sen sijaan Electrocoren noninvasive-järjestelmä maksaa Euroopassa 200-400 dollaria riippuen siitä, kuinka monta annosta laitteeseen on ohjelmoitu.

tuohon hintaan, Etelä-Carolinan yliopiston aivostimulaation tutkija Mark S. George kuvittelee skenaarion, joka olisi voitto sekä invasiiviselle että ei-invasiiviselle teknologialle. Kuten mikä tahansa terapia, VNS ei toimi kaikille. Jopa sen vakiintuneimmassa käytössä, epilepsiassa, VNS auttaa vain noin 40 prosenttia implantin saaneista. George ehdottaa, että potilaat voisivat aloittaa noninvasiivisella stimulaatiolla, ja jos he reagoivat siihen, he voisivat aloittaa implantaation tietäen etukäteen, että he hyötyvät. Tämä leikkaisi kustannuksia kaiken kaikkiaan, koska entistä harvemmat potilaat hankkisivat implantteja tarpeettomasti.

joka tapauksessa Electrocorella on vielä paljon todistettavaa: Vaikka sen laite on täyttänyt Euroopan sääntelystandardit migreenin ja muiden päänsärkyjen hoidossa, Yhdysvaltain markkinoiden hyväksyntä edellyttää tiukempia kliinisiä tutkimuksia, joita nyt tarkistetaan Food and Drug Administration. Yhtiön tutkijat tutkivat yhä mahdollisia sovelluksia gastroenterologiassa, psykiatriassa ja pulmonologiassa.

Jos kliiniset tutkimukset lopulta todistavat, että tämä järjestelmä kannattaa muihin kroonisiin vaivoihin, sen alhainen hintalappu tekisi siitä kilpailukykyisen tavallisten lääkehoitojen kanssa. Toisin kuin lääkehoidoissa, hermostimulaattorilla ei näytä olevan suuria sivuvaikutuksia. Siitä johtuu sähkösektio. Jokainen, joka joskus kärsii jostakin noista vaivoista tai välittää jostakusta, joka sairastaa—toisin sanoen lähes kaikki—voi pian hyötyä tästä uudesta sähköisestä lääketieteen aikakaudesta.

Tämä artikkeli ilmestyi alun perin painettuna nimellä ”Follow the Wandering Nerve.”